蛍光シ-ド粒子を用いたLDVによる温度・速度同時計測系の構築

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650242
• Research Institution: TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 佐藤 勲 東京工業大学, 工学部, 助教授 (10170721)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伏信 一慶 東京工業大学, 工学部, 助手 (50280996)
• Keywords: 蛍光 / LDV / 同時計測 / 蛍光寿命 / 強度変調 / 平滑効果

Research Abstract

蛍光粒子をシ-ドとして用いるLDVによって、固気二相流の添加粒子の速度と温度を同時に計測するシステムの構築を目指して本年度は,実用的な蛍光粉末をシ-ドとしたときの温度情報の取得手法を検討した。具体的には以下の通りである。
(1)ブラウン管用や蛍光灯用として一般に入手できる蛍光粉末は、励起すると比較的強い蛍光を発するため、本研究の目的には好適であるが、励起遅れに比較して発行寿命がきわめて長い特徴を有するため、これをLDVの測定体積内で周期励起すると、蛍光強度の変調強さが変化するのみで、散乱光との位相遅れが検出しにくいことが明らかになった。このような条件のもとでシ-ド粒子の発する蛍光から温度上昇を取得するためには、蛍光粒子の発する蛍光強度の温度依存性を利用する方法と、蛍光寿命にともなう発行強度変化の平滑効果の温度依存性を利用する方法があることを提示した。
(2)上記の手法の有効性を確認し、実用的な温度・速度同時計測システム実現のための知見を得るために、紫外レーザーを用いたLDV光学系を実際に構築し、下面加熱・上面冷却される液体層に生じる自然対流内の温度を蛍光強度と平滑効果の温度依存性を用いて評価することを試みた。その結果、蛍光強度の温度依存性を用いた温度計測は比較的感度が高く評価しやすいが、速度・温度の計測の同時性が保たれにくく、平滑効果の温度依存性を用いた方法では外乱の影響を受けやすいものの、微量のシ-ド混入によって単一の粒子の速度・温度を同時に計測できる可能性があることを示した。